소개
약학에서 아세틸살리실산(또는 줄여서 ASA, 영어 및 독일어권 국가에서는 아스피린™이라는 브랜드명이 동의어로 사용되기도 함)보다 더 많이 쓰여진 활성 성분은 거의 없습니다. 아스피린의 성공 스토리는 19세기 말 펠릭스 호프만 박사가 바이엘 연구소에서 처음으로 불순물 없이 이 물질을 합성하면서 시작되었습니다. 오늘날에도 여전히 광범위한 치료 범위에서 사용되는 가장 인기 있는 의약품 중 하나입니다. 비스테로이드성 항염증제(NSAID) 그룹에 속하며 통증, 발열 및 염증 치료에 사용됩니다. 또한 고위험 환자의 심장 마비 또는 뇌졸중 재발을 예방하는 데 사용됩니다. 1977년 ASA는 WHO(세계보건기구)의 '필수의약품 목록'에 진통제로 추가되었습니다. [1]
이 글은 아세틸살리실산의 열 거동을 자세히 살펴보는 네 개의 애플리케이션 노트 중 마지막 글이며, 처음 세 개의 글에서는 다양한 가스 분위기에서의 분해, 분해 동역학 및 생성되는 가스 종에 대해 다루었습니다[2, 3, 4].
실험적
아세틸살리실산의 열분해를 조사하기 위해 헬륨 분위기에서 NETZSCH TG 209 Libra® 열중량 측정기(TGA)를 사용하여 열분해 측정을 수행했습니다. 해석을 지원하기 위해 열 분석기를 403 Aëolos® 4중극자 질량 분석기와 추가로 결합했습니다. 정확한 측정 조건은 표 1에 자세히 나와 있습니다.
표 1: 측정 매개변수
파라미터 | 아세틸살리실산 |
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분석기 | TG 209 Libra®, QMS 403 포함 Aëolos® |
샘플 홀더 | TGA, 유형 S |
Crucible | Al2O3, 85μl, 개방형 |
시료 질량 | 8.35 mg |
온도 프로그램 | RT ~ 500°C, 가열 속도: 10 K/min |
분위기 | 헬륨*(100ml/min) |
*이 작업에서 헬륨 분위기는 이전 애플리케이션 노트 208, 209, 210(파트 1~3)에 포함된 측정값과 일치했습니다.
측정 결과 및 토론
아세틸살리실산의 열분해는 두 가지 질량 손실 단계를 나타냅니다(그림 1). 첫 번째 질량 손실 단계인 66.4%는 170°C에서 질량 손실률(DTG)의 피크와 관련이 있습니다. 두 번째 질량 손실 단계는 33.4%로 327°C에서 DTG 곡선의 피크와 함께 나타납니다.

아세틸살리실산의 열분해에 대한 더 깊은 통찰력을 얻기 위해 사용된 질량 분석기 커플 링은 두 가지 질량 손실 단계에서 탈기체에 대한 복잡한 프로파일을 보여줍니다(그림 2). 보다 면밀한 조사를 위해 각 단계의 질량 스펙트럼을 추출하여 "NIST MS 라이브러리"와 데이터베이스 비교를 실시했습니다.

첫 번째 질량 손실 단계의 데이터베이스 분석은 주로 아세틸산과 살리실산의 중복 방출을 보여 주며, 이는 아세틸살리실산의 아세틸 기능의 저하를 나타냅니다(그림 3). 두 가지 주요 가스 방출 산물과 함께 더 높은 질량 수(> 138 u)도 스펙트럼에 나타나며, 이는 살리실산의 이합체로 인한 것일 수 있습니다. 또한 아세틸살리실산 스펙트럼의 모든 주요 질량(43, 60, 92, 120, 138 u)이 앞서 언급한 분해 생성물과 겹치기 때문에 첫 번째 질량 손실 단계 내에서 미분해 아세틸살리실산의 부분 증발 가능성도 배제할 수 없습니다.

두 번째 질량 손실 단계는 주로 살리실산의 이합체 방출에 의해 지배됩니다. 그러나 특히 낮은 질량 범위(60u 미만)에서는 데이터베이스 스펙트럼과의 차이를 볼 수 있으며, 이는 추가적인 기체 종의 방출을 나타냅니다(그림 4).

감지된 탈기체 생성물로 인해 탈기체 거동에 대한 온도 의존적 뷰를 작성할 수 있습니다. 이를 위해 개별 탈기체 생성물의 특정 질량 수치를 선택하고 질량 손실 곡선과 비교하여 플롯했습니다(그림 5). 해당 프레젠테이션은 아세틸살리실산의 열분해와 첫 번째 질량 손실 단계 내에서 분해 생성물로 형성된 살리실산의 증발이 겹치는 것을 보여줍니다. 또한 살리실산의 올리고머의 형성과 증발은 이미 동일한 온도 범위에서 시작되며 다음 온도 과정에서 지배적인 분해 과정이라는 것이 분명해집니다.

요약
열무게 측정과 질량 분석의 조합은 열 분해 과정과 방출되는 가스에 대한 심층적인 통찰력을 얻을 수 있는 강력한 도구입니다. 질량 분석기와 결합하면 열 중량 분석과 적외선 분광법을 결합하는 방법과 비슷한 수준의 높은 품질로 온도에 따른 가스 방출 생성물에 대한 개요를 파악할 수 있습니다. 그러나 질량 스펙트럼의 보다 구체적인 특성으로 인해 질량 분석기와 결합하면 방출되는 기체 종에 대해 보다 정확한 결론을 도출할 수 있습니다.
요약하면, 헬륨 분위기에서 아세틸살리실산의 열분해는 아세틸 기능의 분리와 관련 아세트산의 방출과 함께 올리고머 형태의 살리실산 증발로 구성된 2단계 공정에서 발생합니다(예: 이량체). 각각의 질량 손실 단계를 가스 분석적으로 보면 첫 번째 질량 손실 단계에서 아세트산과 살리실산이 동시에 방출되기 때문에 두 공정이 부분적으로 겹치는 것으로 나타났습니다.
얻은 MS 스펙트럼을 자세히 분석한 결과, 모든 탈기체 생성물이 TGA를 질량 분석기에 직접 결합하여 접근할 수 있는 것은 아니라는 것을 알 수 있었습니다. 따라서 특히 두 번째 손실 단계에서는 관찰된 질량 번호의 일부만 명확하게 할당할 수 있었습니다. 그러나 이 애플리케이션 노트 시리즈의 3부에서 이미 설명한 것처럼 가스 크로마토그래피와 질량 분석법(GC-MS)의 조합은 이러한 종류의 작업을 위해 특별히 개발된 훨씬 더 전문화된 결합 방법론을 특징으로 합니다[4].